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徐州地区乡村植物群落物种组成及其多样性的研究

  2024-11-04    215  上传者:管理员

摘要:为探究徐州地区乡村植物群落特征,选取柳园村、半楼村、岗楼村3个村落作为调研对象,对其不同生境条件下的植物群落进行取样调查,并运用多样性指数等对其进行分析。研究表明,3个村落绿化植物共有57科109属144种,乔木层以落叶阔叶乔木为主,物种多样性较高;灌木层以常绿灌木为主,物种单一,多样性指数低,但优势种显著;草本层植物种类最多,最能体现乡村特点,有多种可食用作物,但入侵物种泛滥,影响群落物种多样性与稳定性。研究结果可为乡村绿化与景观建设提供一定借鉴。

  • 关键词:
  • 乡村
  • 乡村景观
  • 乡村植物
  • 植物多样性
  • 植物群落
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乡村自古以来就是人类聚居的基本单位,乡村植物不仅是乡村景观环境的组成部分,对乡村生态建设起到决定性作用,具备基础的生态服务功能,而且可作为承载地域性特征的文化载体。近几年来,随着乡村振兴战略的提出与逐步深入,新农村、美丽乡村建设等一系列人居环境改造工程相继实施。但是由于盲目绿化,一味模仿城市景观营造手法,引进外来植物,缺少乡土性与地域性特征,最终呈现出不适合乡土环境的乡村景观[1-3]。虽然追求乡村建设与实施相应改造已是大势所趋,但改善乡村生态环境、丰富乡村物种多样性、构建自然生态性群落结构、发挥植物生态功能尤为重要[4-6]。本研究以徐州为例,通过对柳园村、半楼村、岗楼村3个村落乡村植物的调查,探讨其群落特征,并在此基础上提出景观营造策略,以期为徐州地区乡村绿化营造提供参考。


1、研究地概况


徐州地处中国南北分界线、华北平原东南部、江苏西北部,介于东经116°22′~118°40′、北纬33°43′~34°58′之间,是主要交通干线交会处,素有“五省通衢”之称。地形以平原为主,面积占全市总面积的90%;属温带季风性气候,气候温和,四季分明。2021年,徐州市全面贯彻落实“十四五”时期乡村振兴战略,提出坚持人与自然和谐共生原则,全面改善乡村整体面貌和农民生存环境。本次调研对象是位于徐州市铜山区3个相连的村庄,由北向南依次是岗楼村、半楼村、柳园村。村庄被大片的田地包围,被一条长1.8 km的主要道路贯穿。


2、研究方法


2.1调查方法

根据村庄主要生境特征将绿地分为4类:道路绿地、宅旁绿地、公共空间绿地、滨水绿地。其中,道路绿地包括村与村之间主要交通干道和村内支路旁的绿地,宅旁绿地指以村民宅院墙为分隔的周围环境植物景观,公共空间指具有休憩集会功能的场所绿地,滨水绿地指村落河道、湖泊周围绿地。

采用样方法对3个村庄的4种绿地类型进行调查。考虑到不同区域的绿地面积大小存在差异,为确保所在样方植物群落的完整性与连续性,不同生境类型的绿地样方面积有所不同。宅旁绿地较为分散、面积小,样方面积设置在10~20 m2;公共空间绿地范围集中、面积较大,样方面积设置在50~100 m2;道路绿地和滨水绿地较狭长,面积适中,样方面积设置在30~60m2。

最终选取柳园村18个、半楼村11个、岗楼村11个共40个样方,其中,道路绿地20个,公共空间绿地8个,宅旁绿地9个,滨水绿地3个。乔木层记录每个样方内名称、数量、高度、冠幅、胸径和生长状况等,灌木层记录每种灌木的名称、高度、冠幅、盖度和生长状况等。每个样方沿对角线至少选3个1 m×1 m的小样方记录草本层的植物名称、高度、盖度和生长状况。

2.2数据分析

2.2.1植物数量特征计算方法[7]。

相对密度:某一物种个体数占总物种个体数的百分比;相对频度:某一物种频度与所有物种频度之和的百分比;相对显著度(乔木):某种乔木胸高断面积之和与所有物种胸高断面积之和的百分比;相对盖度(地被植物):某种的分盖度与所有种分盖度之和的百分比;重要值(乔木):(相对密度+相对频度+相对显著度)/3;重要值(灌木/草本):(相对密度+相对频度+相对盖度)/3。

2.2.2物种多样性指数[8-9]。

Patrick丰富度指数(R):;Pielou物种均匀度指数(J):J=H/ln S;其中Pi指种类i的个体数占所有种的个体数的比值,S指所有物种数。


3、结果与分析


3.1植物科属种统计

经调查研究发现,3个村落共有植物57科109属144种(表1),其中种数排名前十的科有菊科(Asteraceae Bercht.)15属20种,禾本科(Poaceae Barnhart)10属11种,豆科(Fabaceae)8属10种,蔷薇科(Rosaceae)7属15种,苋科(Amaranthaceae)4属8种,木樨科(Oleaceae)3属5种,大戟科(Euphorbiaceae)2属4种,十字花科(Brassicaceae)2属4种,茄科(Solanaceae Juss.)2属3种,唇形科(Lamiaceae Martinov)2属3种,总计分别占属、种的47.7%、75.4%。单属单种的科数共有32个,总计分别占科、种、属56.1%、29.3%、28.0%。

表1 3个村庄绿化植物科属种前十位汇总科名(拉丁名)

3.2植物生活型分析

调查研究发现,乔木22科26属44种,占总种数30.56%,常绿乔木与落叶乔木种数比值为13︰31,各占9.03%、21.53%;灌木16科18属23种,占总种数15.97%,常绿、落叶灌木种数比值为21︰2,各占14.58%、1.39%;草本29科56属68种,占总种数47.22%;竹类1科2属2种,占总种数1.39%;藤本5科6属7种,占总种数4.86%(表2)。

由表2可知,徐州地区乡村草本类植物种类数量占比最高,而后依次是乔木类、灌木类、藤本类、竹类;乔木层种类数量远远大于灌木层,灌木层种类单一;乔木层以落叶乔木为主,常绿树种较少。结果表明,由于地理位置的限制,作为标准温带大陆性季风气候,徐州以落叶阔叶林、常绿针叶林为主要植物群落类型,常绿阔叶树种较少,导致徐州地区冬季景观较为枯燥萧条。但是由于变色落叶树种居多,徐州地区秋季景观丰富多样且极具观赏性[10]。而灌木层则多是一些常绿灌木种,以红叶石楠、黄杨、金森女贞、海桐等居多,因其具有耐寒、生长快、耐修剪等优点,在徐州乡村地区使用广泛。

表2植物生活型及占比

3.3植物重要值分析

重要值作为分析评价物种多样性的一个重要指标,通过综合植物相对密度、相对频度、相对显著度、相对盖度的数据计算,是判断某种植物是否为群落中优势种的重要依据。

3.3.1乔木类重要值。

乔木层共有植物44种,主要有国槐(Styphnolobium japonicum)、榆树(Ulmus pumila)、高杆女贞(Ligustrum lucidum)、桃树(Prunus persica)、黄连木(Pistacia chinensis Bunge)、紫薇(Lagerstroemia indica)、垂柳(Salix babylonica)、椤木石楠(Photiniadavidsoniae)、石楠(Photinia serratifolia)、杨树(Populus L)、桂花(Osmanthus)、海棠(Malusspectabilis)、石榴(Punica granatum)、木槿(Hi-biscus syriacus Linn)等。其中,高杆女贞是此次调查范围内数量最多的乔木,出现频率为32.5%,重要值在乔木层排名最高,为12.96%,属群落优势种。紫薇、红叶石楠、桃树、杨树、石榴、海棠等乔木在所有样方中出现频率相对较高。其中,石楠和杨树重要值排序位于第二层次,属群落次优势种。桃树、桂花、紫薇、海棠、石榴位于第三层次,属一般优势种。木槿、国槐重要值与上一层次差距较大,不属于群落优势种[11](表3)。

表3重要值排名前十的植物及其重要值

3.3.2灌木类。

灌木层共有物种23种,主要有红叶石楠(Photinia x fraseri Dress)、冬青(Ilex chinensis Sims)、金边黄杨(Euonymus japonicus)、金森女贞(Ligustrum japonicum)、黄杨(Buxus sinica)、小叶女贞(Ligustrum quihoui)、锦绣杜鹃(Rhododendron pulchrum)、小叶黄杨(Buxus sinica)、海桐(Pittosporum tobira)、红花檵木(Loropetalum chinense)、紫叶小檗(Berberis thunbergii)、六月雪(Serissa japonica)、枸骨(Ilex cornuta)等。其中,红叶石楠在灌木层群落中数量最多、盖度最大、出现频率最高,占所有样方总数的25%,也是灌木层中重要值最高的种,为19.90%,属群落中的绝对优势种。其次,按重要值排序是冬青、金边黄杨、金森女贞、黄杨,它们的重要值差距不大,也属徐州乡村群落优势种。锦绣杜鹃、小叶女贞、小叶黄杨、海桐、红花檵木,这几个种重要值不高、差距不大,处于同一水平,不能算群落优势种(表3)。

3.3.3草本类。

草本层共有物种75种,主要有一年蓬(Erigeron annuus)、钻叶紫苑(Aster subulatus)、狗牙根(Cynodondactylon)、马唐(Digitaria sanguinalis)、蒜(Allium sativum)、车前草(Plantago asiatica)、狗尾巴草(Setaria viridis)、艾(Artemisia argyi Lévl.et Van)、芦苇(Phragmites communis)、藜(Phragmites communis)、鸡冠花(Celosia cristata)、细叶结缕草(Zoysia tenuifolia)、酸模(Rumexacetosa)、红花酢浆草(Oxalis corymbosa)、蛇莓(Duchesnea indica)、马兰(Kalimeris indica)等。其中,一年蓬、钻叶紫苑是草本层数量最多的2个种,出现频率也最高,分别为25%、22.5%;狗牙根次之,频度为17.5%,但相对盖度最大,为12.6%。从重要值排序来看,一年蓬和钻叶紫菀相对较高,属群落中优势种,狗牙根为次优势种。而后,依次是马唐、蒜、车前草、狗尾巴草、艾,重要值均低于5%,不能算群落优势种(表3)。由于乡村群落地区缺少绿化与物种保护意识与措施,草本层往往由入侵物种占据主要地位,而其他草本植物的生存空间被挤压,难以形成优势种。

3.4多样性指数分析

为确定群落多样性特征,采用丰富度指数R、Shannon-winner指数H、Pielou指数J作为衡量指标。丰富度指数R代表群落物种丰富度,即群落中所有物种的总数。Shannon-winner指数是用来衡量群落物种丰富度,指数越大,则说明群落物种丰富度越高;Pielou指数是衡量物种均匀度的指标,Pielou指数越高,说明群落物种均匀度越高,则群落中优势种不明显;反之,则说明群落中有显著优势种[12]。

3.4.1乔木多样性指数分析。

3个村落中柳园村乔木种类最多,共有31种乔木种,占总数的67.39%,半楼村、岗路村乔木种类数量相差不大,分别为22种、20种,占总数的47.82%、43.48%,丰富度指数柳园村>半楼村>岗楼村。Shannon-winner指数和Pielou指数排序与丰富度指数一致,说明柳园村乔木层多样性指数最高,群落稳定性最好,半楼村和岗楼村则相差不大。

3.4.2灌木多样性指数分析。

3个村落中柳园村和半楼村灌木种数量相同,皆为13种,分别占灌木种总数的42%,岗楼村灌木种类最多,有18种,占总数的72%。Shannon-winner指数H柳园村>半楼村>岗楼村,其中半楼村和岗楼村的Shannon-winner指数相关较小。3个村落灌木层的Pielou指数J排序与Shannon-winner指数排序一致。岗楼村虽然灌木层植物种类最多,但是Pielou指数和Shannon-winner指数均最低,说明优势种显著但群落稳定性差;柳园村和半楼村灌木丰富度相同,但是相对来说柳园村群落稳定性更强,物种均匀度更高。

表4徐州地区乡村多样性指数分析

3.4.3草本多样性指数分析。

3个村落中柳园村草本种类数量最多,有60种,占草本层总数的77.92%,然后依次是半楼村、岗楼村,各有38种、27种,分别占总数49.35%、35.06%。Shannon-winner指数:柳园村>岗楼村>半楼村;Pielou指数:柳园村>半楼村>岗楼村。柳园村草本丰富度指数最高,均匀度指数也最高,说明柳园村草本层在群落中分布均匀,优势种不显著,群落稳定性强。岗楼村草本层种类最少,优势种显著,但是Shannon-winner指数最低,群落稳定性差。

3.4.4综合多样性指数分析。

总体来说,群落垂直结构中乔木层Shannon-winner指数、Pielou指数均最高,说明乔木层物种丰富,物种均匀度最高且群落稳定性也最好。草本层与灌木层相比,物种更丰富,多样性指数也更大,但是Pielou指数低,说明草本均匀度指数低,群落中优势种显著,群落稳定性最差(表4)。


4、结论


(1)本次研究所调查的3个村落植物资源较为丰富,共有植物57科109属144种,其中乔木46种、灌木25种、草本77种,菊科、蔷薇科、禾本科为调研区域的主要优势科。根据重要值来看,3个村落的优势物种主要有高杆女贞、杨树、红叶石楠、冬青、黄杨、一年蓬、钻叶紫苑。虽然徐州地区乡村常绿植物种类较少,但数量大,导致常绿乔灌木占据了优势地位。

(2)柳园村整体物种丰富度、物种均匀度、物种多样性都最高,群落稳定性最强;半楼村与岗楼村基本相差不大,稍逊于柳园村。从群落垂直结构来看,3个村落乔木层群落稳定性最强,物种多样性指数最高,生态功能最强;灌木层群落稳定性较高,但是物种丰富度最低,植物种类匮乏;草本层植物种类最多,优势种显著,但是群落稳定性相对较低。村落中入侵物种泛滥,几乎随处可见,对乡村植物群落多样性和生态稳定性产生不良影响。应对入侵物种进行排查整治,重点发展乡土植物,加强群落生态性与稳定性[13]。(下转第34页)

(3)调查发现,村落中植物配置及种植杂乱不成体系,后期养护不到位,景观给人“破败”“随意”的印象。绿化还是存在抄袭城市的现象,不能充分体现乡村特色。尤其是没有妥善利用水体,水生植物种类少,水体存在污染问题,缺少亲近“自然”之感,水边植物不符合滨水特点,没有吸引力。

(4)岗楼村作为经历过景观改造的村落,虽然景观趋于规整与美观,但是物种丰富度和生物多样性指数较低;而柳园村和半楼村因为缺乏后期管理,植物肆意生长,入侵物种泛滥,但是物种丰富度和物种多样性指数更高。基于此,在乡村振兴和建设美丽乡村的过程中如何兼顾景观与生态、人与自然生存空间,从而打造乡村景观仍然是需要考虑的问题。


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基金资助:2023江苏省产学研合作项目“基于生态理念的乡村植物群落构建研究”;徐州工程学院大学生创新训练计划项目(xcx2022083);


文章来源:张涵,黄潇,朱少萱,等.徐州地区乡村植物群落物种组成及其多样性的研究[J].现代园艺,2024,47(23):29-31+34.

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